2021-2022学年吉林省长春市九台区第四中学高二（上）9月物理试题含解析

2021-2022学年吉林省长春市九台区第四中学高二（上）9月物理试题考试时间：90分钟

第I卷（选择题）

一、单选题（每题4分）

1. 绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示。现使b带电，则（　　）

A. ab之间不发生相互作用

B. b将吸引a，吸住后不放开

C. b立即把a排斥开

D. b先吸引a，接触后又把a排斥开

【答案】D

【解析】

【详解】轻质小球a，故现使b带电，因为带电物体能够吸引轻质物体，则b先吸引a，接触后两物体带上同种电荷，b又把a排斥开。

故选D。

2. 光滑绝缘水平面上相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为﹢4q和﹣q，如图所示，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是（　　）

A. ﹣q，在A左侧距A为L处

B. ﹣2q，在B右侧距B为处

C. ﹢2q，在B右侧距B为处

D. ﹢4q，在B右侧距B为L处

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A、B、C三个电荷要平衡，三个电荷必须在一条直线上，在AB连线上只有B的右侧某一位置合场强为零，则C的位置一定在B的右侧，设电荷C与B的距离为r，则C与A的距离为L+r，C能处于平衡状态，说明A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小，设C的电量为Q，则有

解得

r=L

欲使A、B受到电场力合力都为零，则C只能带正电，对点电荷A受力平衡，则有

解得

Q=4q

即C带正电，电荷量为+4q，在B的右侧距B为L处。

故选D。

3. 如图所示，O是半径为R正N边形（N为大于3的偶数）外接圆的圆心，在正N边形的一个顶点A放置一个带电荷量为＋2q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为-q的点电荷（未画出）。则圆心O处的场强大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】由对称性及电场叠加原理可知，除A处电荷以及与A关于D点对称的电荷外，其他电荷的分布关于O点对称，它们在O处产生的合场强为0，圆心O处的电场可等效为由正N边形的顶点A放置的一个带电荷量为＋2q的点电荷与过该点直径的另一端的顶点放置的一个带电荷量为-q的点电荷共同产生的，由点电荷电场强度公式知圆心O处的场强大小为

故选项B正确，ACD错误。

故选B。

4. 四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力以及电势能均相同的是

A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点

B. 乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点

C. 丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点

D. 丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点

【答案】B

【解析】

【详解】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点场强大小相等，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项A错误；

B．乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点，由对称可知，两点的场强大小和方向均相同，则检验电荷所受的电场力相同；因a、b所在的直线是等势面，则电荷在两点的电势能相同，选项B正确；

C．丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距a、b两点的场强大小相同，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同；因两点的电势相等，则电荷在两点的电势能相同，选项C错误；

D．丁图中，某非匀强电场中同一条电场线上的a、b两点的场强和电势均不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，电荷在两点的电势能也不相同，选项D错误；

故选B.

5. 如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上到A点距离为d的一点，C点为连线中垂线上到A点距离也为d的一点。则下列说法正确的是(　　)

A. EA＝EC>EB，φA＝φB>φC

B. EB>EA>EC，φA＝φC>φB

C. 将正电荷q沿AC方向移动到无穷远处的过程中，电势能逐渐减少

D. 将负点电荷q沿AB方向移动到负电荷处的过程中，所受电场力先变小后变大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．先看两电荷的连线上，根据异种电荷电场线的分布看出，A点周围的电场线没有B点密集，故

EB>EA

再看电场线的方向，电场线由A到B，因为沿着电场线电势是减小的，故

φA>φB

再看中垂线上的两个点，由于中垂线上的合场强的方向都是垂直于中垂线向右的，且越向上，电场强度越小，故

EA>EC

而垂直于电场强度的平面是等势面，即电势相等，故

φA＝φC

故A错误；B正确；

C．将正电荷q沿AC方向移动到无穷远处的过程中，由于它一直在等势面上移动，故电场力不做功，电势能不变，故C错误；

D．将负点电荷q沿AB方向移动到负电荷处的过程中，电场线逐渐变密，故电场强度逐渐变大，也就是电荷所受电场力逐渐变大，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则（　　）

A. W1>W2，φ1>φ2

B. W1<W2，φ1<φ2

C. W1=W2，φ1<φ2

D. W1=W2，φ1>φ2

【答案】D

【解析】

【详解】正电荷由c经a移到d点，电场力做功为

由c经b移到d，静电力做正功

则有

电场力对正电荷做正功，电势降低，则有

所以ABC错误，D正确。

故选D。

7. 如图，有一平行板电容器，下列说法正确的是（　　）

A. 保持S接通，减小两极板间的距离，则极板间的电场强度E减小

B. 保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量减小

C. 断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小

D. 断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．保持S接通，则电容器两极板间的电势差U不变，由

可知减小两极板间的距离，则极板间的电场强度E增大，故A错误；

B．保持S接通，则电容器两极板间电势差U不变，在两极板间插入一块电介质，，则电容C增大，由

知则极板上的电荷量增大，故B错误；

C．断开S，极板所带的电荷量不变，由

可知减小两极板间距离，则电容C增大，由

可知两极板间的电势差减小，故C正确；

D．断开S，极板所带的电荷量不变，由

知在两极板间插入一块电介质，则电容C增大，由

可知两极板间的电势差减小，故D错误。

故选C。

8. 如图所示，A、B两板间电压为600V，A板带正电并接地，A、B两板间距离为12cm，C点离A板4cm，下列说法正确的是（　　）

A. E=2000V/m，φC=200V

B. E=5000V/m，φC=-300V

C. 电子在C点具有的电势能为200eV

D. 电子在C点具有的电势能为-200eV

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB. 电场强度为

AC之间的电势差为

解得

AB错误；

CD．子在C点具有的电势能为

D错误，Ｃ正确。

故选C。

二、多选题（每题4分）

9. 如图是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是（　　）

A. A点的电场强度最小

B. B点的电场强度最小

C. 把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在B点时它受到的静电力最大

D. 把一个带负电的点电荷放在A点时，它所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】AB．电场线的疏密反映场强的大小，因B点电场线最密集，A点最稀疏，可知A点的电场强度最小，B点的电场强度最大，选项A正确，B错误；

C．因B点场强最大，则把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在B点时它受到的静电力最大，选项C正确；

D．把一个带负电的点电荷放在A点时，它所受的静电力方向和A点的电场强度方向相反，选项D错误。

故选AC。

10. 如图（a）所示，直线AB是某点电荷电场中的一条电场线．图（b）是放在电场线上a、b两点的电荷量与所受电场力大小的函数图象．由此可以判定（  ）

A. 场源可能是正电荷，位置在点A左侧

B. 场源可能是正电荷，位置在点B右侧

C. 场源可能是负电荷，位置在点A左侧

D. 场源可能是负电筒，位置在点B右侧

【答案】AC

【解析】

【详解】由电场强度的定义式得知：F-q图象的斜率表示电场强度大小，图线a的斜率大于b的斜率，说明a处场强大于b处的场强，电场是由点电荷产生的，说明a距离场源较近，即场源位置在A侧；由于电场线的方向不能确定，故场源电荷可能是正电荷，也可能是负电荷．

A. 场源可能是正电荷，位置在点A左侧，与结论相符，选项A正确；

B. 场源可能是正电荷，位置在点B右侧，与结论不相符，选项B错误；

C. 场源可能是负电荷，位置在点A左侧，与结论相符，选项C正确；

D. 场源可能是负电筒，位置在点B右侧，与结论不相符，选项D错误．

11. 如图所示，已知某匀强电场方向与边长为5cm的正六边形ABCDEF所在平面平行，若规定D点电势为零，则A、B、C的电势分别为8V、6V、2V，初动能为6eV、电荷量大小为e（e为元电荷）的带电粒子从A沿着AC方向射入电场，恰好经过BC的中点G．不计粒子的重力，下列说法正确的是（  ）

A. 匀强电场的电场强度为80V/m

B. 该粒子达到G点时的动能为4eV

C. 若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射，该粒子不可能垂直经过CE

D. 只改变粒子在A点初速度的方向，该粒子不可能经过C

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】A．因AD中点的电势为4V，BC中点的电势也为4V，可知过EF和BC的中点G的直线为电势等于4V的等势面，则场强方向垂直于等势面水平向右，场强大小为

选项A正确；

B．AG之间的电势差为4V，由运动轨迹可知，粒子带负电，从A到G电场力做负功，则粒子到达G点时的动能为6eV-4eV=2eV，选项B错误；

C．若该粒子以不同速率从D点沿DF方向入射，则该粒子沿DA方向做匀减速运动，而沿CE方向做匀速运动，因沿CE方向速度永不为零，则不可能垂直经过CE，选项C正确；

D．AC间的电势差为6V，粒子到达C点至少需要克服电场力做功6eV，而粒子的动能为6eV，则粒子不可能经过C点，选项D正确；

故选ACD。

12. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图虚线所示，不计粒子所受重力，则（　　）

A. 粒子带正电

B. 粒子加速度逐渐减小

C. A点的速度小于B点的速度

D. 带电粒子的电势能逐渐增大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．带电粒子仅受电场力，根据曲线运动的条件，可知电场力应指向轨迹凹侧，与电场强度方向相反，则粒子带负电，故A错误；

B．带电粒子从A点运动到B点，电场线变疏，则场强变小，电场力变小，由牛顿第二定律可知，粒子加速度减小，故B正确；

CD．带电粒子从A点运动到B点过程中，电场力做负功，电势能增大，动能减小，则A点的速度大于B点的速度，故C错误，D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题）

三、解答题

13. 如图所示，真空中有三个带正电的点电荷A、B、C，它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都是Q，则电荷C所受的静电力多大？方向如何？

【答案】k，合力的方向沿A与B连线的垂直平分线向右下方

【解析】

【分析】

【详解】以C为研究对象，根据库仑定律，点电荷C共受到F1和F2两个力的作用，如图所示，每两个点电荷之间的距离都相同，故

F1=F2=k

根据平行四边形定则，合力为

F=2F1cos 30°=

合力的方向沿A与B连线的垂直平分线向右下方。

14. 如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为，所带电荷量为，现在小球所在空间加一水平方向的匀强电场，小球静止时绝缘绳与竖直方向夹角（，，g取），求：

（1）这个匀强电场的电场强度E的大小；

（2）此时细线拉力F的大小。

【答案】（1）；（2）0.0125N

【解析】

【分析】

【详解】（1）受力分析如图所示

根据共点力平衡有

解得

（2）根据受力分析几何关系可知

15. 如图，用长的绝缘线把一个质量为的带电小球悬挂在带等量异种电荷的竖直平行板之间。平衡时，小球偏离竖直位置。如果两板间电场的电场强度是，小球的电荷量是多少？

【答案】

【解析】

【详解】设平衡时细线与竖直方向的夹角为θ，小球所受的电场力为F=Eq，细线的拉力为T，根据平衡条件，水平方向有

竖直方向有

解得

根据题意及图中的几何关系得

解得

16. 一个平行板电容器，使它带电荷量从Q1=3×10-5 C 增加到Q2=3.6×10-5 C时，两板间的电势差从U1=10 V增加到U2=12 V，这个电容器的电容多大？如果使两极板电势差从U1=10 V降为U2'=6 V，则每板需减少多少电荷量？

【答案】3μF，1.2×10-5 C

【解析】

【分析】

【详解】电荷量的增加量和电势差的增加量分别为

=Q2-Q1=3.6×10-5 C-3×10-5 C=6×10-6 C

=U2-U1=12 V-10 V=2 V

根据电容定义知，它等于每增加1 V电势差所需增加的电荷量，即

C=F=3×10-6 F=3 μF

要使两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电荷量为

ΔQ'=CΔU'=3×10-6×（10-6）C=1.2×10-5 C

17. 如图所示，质量为、带电荷量为的粒子在匀强电场中的A点时速度大小为，方向与电场线垂直，在点时速度大小为，方向与电场线平行。求：

（1）A、两点间的电势差。

（2）电场强度的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有

电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由变为，则根据动能定理

，

解得A、两点电势差应为

（2）竖直方向上

水平方向上

由以上两式得